JP2007270749A - Internal combustion engine - Google Patents

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Tsugufumi Aikawa
嗣史 藍川
Hisashi Oki
久 大木
Tomoumi Yamada
智海 山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine capable of improving combustion by preventing turbulence of a swirl flow inside a piston cavity. <P>SOLUTION: This internal combustion engine is provided with a piston 1 having a top face 1a on which the piston cavity 2 and valve recesses 3 are formed so as to be communicated with each other, and a swirl flow S can be formed inside a cylinder having the piston 1 formed therein. The valve recesses 3 have expansion parts 4 which are formed by expanding side faces 3a of the valve recesses 3 to the flowing direction of the swirl flow S with respect to a virtual circle Cv defined based on centers CPr of the valve recesses 3 and the outer peripheries of the bottom faces of the valve recesses 3. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、頂面にバルブリセスとピストンキャビティとが互いに連通するように形成されたピストンを備えた内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine having a piston formed on a top surface so that a valve recess and a piston cavity communicate with each other.

ピストンキャビティとバルブリセスとを相互に連通させてスワール流をバルブリセスからピストンキャビティに導入する内燃機関において、スワール流がバルブリセスからピストンキャビティに導入され易いようにバルブリセスの内周面とピストンキャビティの内周面とをスワール流案内面で接続した内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜４が存在する。   In an internal combustion engine in which a piston cavity and a valve recess communicate with each other to introduce a swirl flow from the valve recess to the piston cavity, the inner surface of the valve recess and the inner peripheral surface of the piston cavity so that the swirl flow can be easily introduced from the valve recess to the piston cavity. An internal combustion engine in which the two are connected by a swirl flow guide surface is known (see Patent Document 1). In addition, there are Patent Documents 2 to 4 as prior art documents related to the present invention.

特開平９−１５８７３４号公報JP-A-9-158734 特開平１０−２０５４１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-205413 特開２０００−１８０４１号公報JP 2000-18041 A 特開平１０−２２７２１７号公報JP-A-10-227217

このような内燃機関では、吸気行程に気筒内に形成されたスワール流が圧縮行程においてピストンが上死点付近に移動するとピストンキャビティ内に押し込まれ、このピストンキャビティ内に押し込まれたスワール流によってピストンキャビティ内の流れを強めて燃焼を促進させている。特許文献１の内燃機関ではピストンキャビティ内のスワール流の流速を高めるべくバルブリセスからピストンキャビティにスワール流を導入し易くしているが、バルブリセスから導入したガスはピストンキャビティ内に押し込まれたスワール流とは異なる方向のガス流れをピストンキャビティ内に形成する。例えば、バルブリセスからピストンキャビティの中心方向に向かうガス流れを形成する。また、ピストンが上死点付近に移動することによってピストンキャビティ内に押し込まれたスワール流はピストンキャビティ内を下降しようとするが、バルブリセスから導入されたガスはピストンキャビティの中心方向に向かうので、ピストンキャビティの中心付近からピストンキャビティの外周方向にピストンキャビティ内を上昇するガス流れを形成する。この場合、バルブリセスから導入されたガスによってピストンキャビティ内のスワール流が乱されるので、このスワール流が弱まり、燃焼が悪化するおそれがある。   In such an internal combustion engine, the swirl flow formed in the cylinder during the intake stroke is pushed into the piston cavity when the piston moves near the top dead center during the compression stroke, and the piston is driven by the swirl flow pushed into the piston cavity. The flow in the cavity is strengthened to promote combustion. In the internal combustion engine of Patent Document 1, it is easy to introduce the swirl flow from the valve recess to the piston cavity in order to increase the flow velocity of the swirl flow in the piston cavity, but the gas introduced from the valve recess is a swirl flow pushed into the piston cavity. Form different directions of gas flow in the piston cavity. For example, a gas flow is formed from the valve recess toward the center of the piston cavity. In addition, the swirl flow pushed into the piston cavity by moving the piston near the top dead center tries to descend in the piston cavity, but the gas introduced from the valve recess goes toward the center of the piston cavity, so the piston A gas flow that rises in the piston cavity from the vicinity of the center of the cavity toward the outer periphery of the piston cavity is formed. In this case, since the swirl flow in the piston cavity is disturbed by the gas introduced from the valve recess, the swirl flow is weakened and the combustion may be deteriorated.

そこで、本発明は、ピストンキャビティ内のスワール流に乱れを発生し難くして燃焼を改善することが可能な内燃機関を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can improve combustion by making it difficult to disturb the swirl flow in the piston cavity.

本発明の内燃機関は、頂面にピストンキャビティとバルブリセスとが互いに連通するように形成されたピストンを備え、前記ピストンが設けられる気筒内にスワール流を形成可能な内燃機関において、前記バルブリセスは、前記バルブリセスの中心と前記バルブリセスの底面の外周とに基づいて定義される仮想円に対して前記バルブリセスの側面が前記スワール流の流れ方向に広がる拡大部を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。   An internal combustion engine of the present invention includes a piston formed on a top surface so that a piston cavity and a valve recess communicate with each other, and an internal combustion engine capable of forming a swirl flow in a cylinder in which the piston is provided. The above-described problem is solved by providing an enlarged portion in which the side surface of the valve recess extends in the flow direction of the swirl flow with respect to a virtual circle defined based on the center of the valve recess and the outer periphery of the bottom surface of the valve recess. (Claim 1).

本発明の内燃機関によれば、バルブリセス内のガスを拡大部によってスワール流の流れ方向に流れ易くすることができる。そのため、バルブリセスからピストンキャビティ内にガスを流れ込みに難くしてピストンキャビティ内のスワール流に乱れを発生し難くすることができる。従って、燃焼を改善することができる。   According to the internal combustion engine of the present invention, the gas in the valve recess can be easily flowed in the swirl flow direction by the enlarged portion. Therefore, it is difficult for gas to flow into the piston cavity from the valve recess, and it is possible to make it difficult for the swirl flow in the piston cavity to be disturbed. Therefore, combustion can be improved.

本発明の内燃機関の一形態において、前記拡大部は、前記仮想円の接線のうち前記バルブリセスの中心と前記ピストンキャビティの中心とを通る仮想基準線に対して平行な接線よりも前記バルブリセスの側面が外側に広がることによって形成されていてもよい（請求項２）。この場合、ピストンキャビティ内のスワール流に対してバルブリセスから流入するガスをスワール流の旋回方向に導き、ピストンキャビティの中心方向に向かうガス流れの形成を抑制できる。そのため、ピストンキャビティ内のスワール流の乱れを抑制して燃焼を改善できる。   In one form of the internal combustion engine of the present invention, the enlarged portion has a side surface of the valve recess with respect to a tangent line parallel to a virtual reference line passing through the center of the valve recess and the center of the piston cavity among the tangent lines of the virtual circle. May be formed by spreading outward (claim 2). In this case, the gas flowing from the valve recess with respect to the swirl flow in the piston cavity can be guided in the swirling direction of the swirl flow, and the formation of the gas flow toward the center of the piston cavity can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the combustion by suppressing the disturbance of the swirl flow in the piston cavity.

この形態においては、前記拡大部が、前記バルブリセスの側面のうち前記スワール流と対向する側の側面にのみ設けられていてもよい（請求項３）。このように拡大部を設けても、ピストンキャビティの中心方向に向かうガス流れの形成を抑制できるので、スワール流の乱れを抑制して燃焼の悪化を抑制できる。また、拡大部の数を低減できるので、ピストンと気筒の壁面とシリンダヘッドとによって形成され、ピストンキャビティ及びバルブリセスが含まれる燃焼室の容積の増加を抑えることができる。そのため、内燃機関の圧縮比の低下を抑制できる。   In this embodiment, the enlarged portion may be provided only on the side surface of the valve recess that faces the swirl flow (Claim 3). Even if the enlarged portion is provided in this manner, the formation of the gas flow toward the center of the piston cavity can be suppressed, so that the turbulence of the swirl flow can be suppressed and deterioration of combustion can be suppressed. Further, since the number of the enlarged portions can be reduced, an increase in the volume of the combustion chamber formed by the piston, the wall surface of the cylinder and the cylinder head and including the piston cavity and the valve recess can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the compression ratio of the internal combustion engine.

本発明の内燃機関の一形態においては、前記ピストンキャビティの周囲に前記バルブリセスが複数設けられるとともに、隣り合うバルブリセスが互いに繋がるように前記頂面に開口している前記ピストンキャビティの入口部の縁にこの入口部の径よりも大きい径を有するザグリ部が前記拡大部として設けられていてもよい（請求項４）。この場合、ザグリ部によって各バルブリセスが繋げられるので、バルブリセス内のガスをザグリ部に流入させてバルブリセスからピストンキャビティ内へのガスの流れ込みをさらに抑制できる。そのため、ピストンキャビティ内のスワール流の乱れをさらに抑制して燃焼を改善できる。   In one form of the internal combustion engine of the present invention, a plurality of the valve recesses are provided around the piston cavity, and at the edge of the inlet portion of the piston cavity opened to the top surface so that adjacent valve recesses are connected to each other. A counterbore part having a diameter larger than the diameter of the inlet part may be provided as the enlarged part. In this case, since each valve recess is connected by the counterbore part, the gas in the valve recess can be caused to flow into the counterbore part to further suppress the gas flow from the valve recess into the piston cavity. Therefore, it is possible to further improve the combustion by further suppressing the disturbance of the swirl flow in the piston cavity.

本発明の内燃機関の一形態において、前記拡大部は、前記バルブリセスの側面が前記バルブリセスの底面から前記頂面に向かって漸次拡大しつつ傾斜することによって形成されていてもよい（請求項５）。この場合、拡大部によってバルブリセスからピストンの頂面にガスを導くことができるので、バルブリセスからピストンキャビティへのガスの流入を抑制できる。そのため、ピストンキャビティ内のスワール流の乱れを抑制して燃焼の悪化を抑制できる。   In one form of the internal combustion engine of the present invention, the enlarged portion may be formed by inclining a side surface of the valve recess gradually expanding from a bottom surface of the valve recess toward the top surface. . In this case, since the gas can be guided from the valve recess to the top surface of the piston by the enlarged portion, the inflow of gas from the valve recess to the piston cavity can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of combustion by suppressing the disturbance of the swirl flow in the piston cavity.

この形態においては、前記拡大部が前記バルブリセスの側面のうち前記スワール流と対向する部分のみに設けられていてもよい（請求項６）。この場合、バルブリセスの側面のうちスワール流と対向する部分に設けられた拡大部によってバルブリセスからピストンの頂面にガスを導くことができる。また、拡大部が設けられる部分を低減できるので、燃焼室の容積の増加を抑えて圧縮比を低下を抑制できる。   In this embodiment, the enlarged portion may be provided only in a portion of the side surface of the valve recess facing the swirl flow (Claim 6). In this case, the gas can be guided from the valve recess to the top surface of the piston by the enlarged portion provided in the portion of the side surface of the valve recess facing the swirl flow. Moreover, since the part in which an expansion part is provided can be reduced, the increase in the volume of a combustion chamber can be suppressed and a compression ratio can be suppressed from falling.

また、この形態において、前記スワール流と対向する部分の前記バルブリセスの側面に設けられた前記拡大部には、前記バルブリセスの側面の傾斜角度が、前記スワール流が前記バルブリセスの側面に衝突した位置において前記スワール流の流れ方向が前記ピストンキャビティ側に変更される角度よりも大きく設定される部分が設けられていてもよい（請求項７）。この場合、バルブリセスの側壁に沿ってスワール流が案内されても、バルブリセスの側面の傾斜角度の方が前記スワール流の流れ方向が前記ピストンキャビティ側に変更される角度よりも大きく設定された部分によってスワール流をバルブリセスから頂面に導くことができるので、バルブリセスからピストンキャビティへのガスの流入をより確実に抑制できる。そのため、ピストンキャビティ内のスワール流の乱れを抑制して燃焼を改善できる。   In this embodiment, the enlarged portion provided on the side surface of the valve recess in the portion facing the swirl flow has an inclination angle of the side surface of the valve recess at a position where the swirl flow collides with the side surface of the valve recess. A portion may be provided in which a flow direction of the swirl flow is set to be larger than an angle at which the swirl flow direction is changed to the piston cavity side. In this case, even if the swirl flow is guided along the side wall of the valve recess, the inclination angle of the side surface of the valve recess is set to be larger than the angle at which the flow direction of the swirl flow is changed to the piston cavity side. Since the swirl flow can be guided from the valve recess to the top surface, the inflow of gas from the valve recess to the piston cavity can be more reliably suppressed. Therefore, it is possible to improve the combustion by suppressing the disturbance of the swirl flow in the piston cavity.

以上に説明したように、本発明によれば、バルブリセスからピストンキャビティにガスを流れ込み難くすることができるので、バルブリセスからピストンキャビティに流入したガスに起因するスワール流の乱れを抑制できる。そのため、燃焼を改善することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to make it difficult for gas to flow from the valve recess to the piston cavity, so that it is possible to suppress turbulence of the swirl flow caused by the gas flowing into the piston cavity from the valve recess. Therefore, combustion can be improved.

（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る内燃機関に設けられるピストンを示している。なお、図１は、ピストン１を頂面１ａ側から見た図である。この内燃機関（以下、エンジンと呼ぶこともある。）は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、図１に示したようにピストン１が設けられる気筒に形成されるスワール流Ｓによって燃料混合気の燃焼を促進させる。ピストン１の頂面１ａには、ピストンキャビティ２と４つのバルブリセス３とが互いに連通するように形成されている。ピストンキャビティ２及びバルブリセス３は周知のエンジンに設けられるものと同様でよいため、詳細な説明は省略する。各バルブリセス３は、ピストンキャビティ２の周囲にそれぞれ配置され、ピストンキャビティ２と繋がる箇所に拡大部４をそれぞれ備えている。図２に拡大して示したようにバルブリセス３の拡大部４では、バルブリセス３の中心ＣＰｒとバルブリセス３の底面の外周とによって定義される仮想円Ｃｖの接線のうちバルブリセス３の中心ＣＰｒとピストンキャビティ２の中心ＣＰｃとを通る仮想基準線Ｌｖと平行な接線Ｌｔよりもバルブリセス３の側面３ａが外側に広がっている。この場合、各バルブリセス３の拡大部４のうちスワール流Ｓの流れ方向前方に位置する拡大部４においては、バルブリセス３の側面３ａが仮想円Ｃｖよりもスワール流Ｓの流れ方向に広がる。 (First form)
FIG. 1 shows a piston provided in an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. In addition, FIG. 1 is the figure which looked at the piston 1 from the top surface 1a side. This internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) is mounted on a vehicle as a power source for traveling, and a swirl flow S formed in a cylinder provided with a piston 1 as shown in FIG. To promote combustion of the fuel mixture. A piston cavity 2 and four valve recesses 3 are formed on the top surface 1a of the piston 1 so as to communicate with each other. Since the piston cavity 2 and the valve recess 3 may be the same as those provided in a known engine, a detailed description thereof will be omitted. Each valve recess 3 is arranged around the piston cavity 2 and includes an enlarged portion 4 at a location connected to the piston cavity 2. As shown in FIG. 2, the enlarged portion 4 of the valve recess 3 includes the center CPr of the valve recess 3 and the piston cavity among the tangent lines of the virtual circle Cv defined by the center CPr of the valve recess 3 and the outer periphery of the bottom surface of the valve recess 3. The side surface 3a of the valve recess 3 extends outward from a tangent line Lt parallel to the virtual reference line Lv passing through the center CPc. In this case, in the enlarged portion 4 positioned in front of the swirl flow S in the enlarged portion 4 of each valve recess 3, the side surface 3a of the valve recess 3 spreads in the flow direction of the swirl flow S rather than the virtual circle Cv.

第１の形態のエンジンによれば、図１に矢印Ａで示したようにスワール流の旋回方向の流れを維持した状態でバルブリセス３からピストンキャビティ２にガスを導くことができるので、ピストンキャビティ２の中心ＣＰｃ方向へのガス流れを発生し難くすることができる。本発明のエンジンでは、吸気行程時に形成されたスワール流Ｓが圧縮行程時にピストンキャビティ２内に押し込まれるが、このようにバルブリセス３からピストンキャビティ２の中心ＣＰｃ方向へのガス流れの発生を抑制することにより、ピストンキャビティ２内のスワール流に乱れを発生し難くすることができる。そのため、燃焼の悪化を抑制できる。   According to the engine of the first embodiment, gas can be guided from the valve recess 3 to the piston cavity 2 while maintaining the swirl flow in the swirling direction as indicated by the arrow A in FIG. It is possible to make it difficult to generate a gas flow in the direction of the center CPc. In the engine of the present invention, the swirl flow S formed during the intake stroke is pushed into the piston cavity 2 during the compression stroke, and thus the generation of the gas flow from the valve recess 3 toward the center CPc of the piston cavity 2 is suppressed. As a result, it is possible to make it difficult for the swirl flow in the piston cavity 2 to be disturbed. Therefore, deterioration of combustion can be suppressed.

図３は、第１の形態に係るエンジンの変形例を示している。なお、図３において図１と共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。図３に示したように、この変形例では、拡大部４が、バルブリセス３とピストンキャビティ２とが繋がる部分のうちスワール流Ｓの流れ方向前方に位置する側にのみ設けられている。言い換えると拡大部４は、バルブリセス３の側面３ａのうちスワール流Ｓと対向する側の側面にのみ設けられている。   FIG. 3 shows a modification of the engine according to the first embodiment. In FIG. 3, the same reference numerals are given to portions common to FIG. 1, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 3, in this modified example, the enlarged portion 4 is provided only on the side of the portion where the valve recess 3 and the piston cavity 2 are connected and located in front of the swirl flow S in the flow direction. In other words, the enlarged portion 4 is provided only on the side surface of the side surface 3 a of the valve recess 3 that faces the swirl flow S.

図３の変形例においても図１と同様に、ピストンキャビティ２の中心ＣＰｃ方向へのガス流れの発生を抑制してピストンキャビティ２内のスワール流に乱れを発生し難くすることができる。また、拡大部４の数を低減することによって、ピストン１とエンジンのシリンダヘッドと気筒の壁面とによって形成され、ピストンキャビティ２及びバルブリセス３が含まれる燃焼室の容積の増加を抑制できる。そのため、エンジン１の圧縮比の低下を抑制できる。   Also in the modified example of FIG. 3, similarly to FIG. 1, it is possible to suppress the occurrence of a gas flow in the direction of the center CPc of the piston cavity 2 and to prevent the swirl flow in the piston cavity 2 from being disturbed. Further, by reducing the number of the enlarged portions 4, an increase in the volume of the combustion chamber formed by the piston 1, the cylinder head of the engine and the wall surface of the cylinder and including the piston cavity 2 and the valve recess 3 can be suppressed. Therefore, a reduction in the compression ratio of the engine 1 can be suppressed.

（第２の形態）
次に、図４及び図５を参照して本発明の第２の形態に係る内燃機関を説明する。図４は、本発明の第２の形態に係る内燃機関に設けられるピストン１を示している。すなわち、図４は、第１の形態の図１に相当する。図５は、図４のＶ−Ｖ線におけるピストン１の断面図である。なお、図４及び図５において図１と共通の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。図４に示したように、第２の形態では、ピストン１の頂面１ａに開口しているピストンキャビティ２の入口部２ａの縁にザグリ部１０が設けられている点が第１の形態と異なる。図４に示したように、ザグリ部１０は、その径φｚがピストンキャビティ２の入口部２ａの径φｃよりも大きく、隣り合うバルブリセス３が互いに繋がるように設けられる。図５に示したように、ザグリ部１０は、バルブリセス２と深さが同一になるように設けられている。 (Second form)
Next, an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a piston 1 provided in an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. That is, FIG. 4 corresponds to FIG. 1 of the first embodiment. FIG. 5 is a sectional view of the piston 1 taken along the line VV in FIG. 4 and 5, the same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. 1, and the description thereof is omitted. As shown in FIG. 4, in the second embodiment, the point that the counterbore 10 is provided at the edge of the inlet portion 2 a of the piston cavity 2 that opens to the top surface 1 a of the piston 1 is the same as the first embodiment. Different. As shown in FIG. 4, the counterbore part 10 is provided so that its diameter φz is larger than the diameter φc of the inlet part 2 a of the piston cavity 2 and adjacent valve recesses 3 are connected to each other. As shown in FIG. 5, the counterbore part 10 is provided so as to have the same depth as the valve recess 2.

第２の形態のエンジンによれば、図４に矢印Ｂで示したようにバルブリセス３からザグリ部１０にガスを導くことができるので、ピストンキャビティ２の中心ＣＰｃ方向へのガス流れを発生し難くすることができる。そのため、ピストンキャビティ２内のスワール流に乱れを発生し難くして燃焼の悪化を抑制できる。   According to the engine of the second embodiment, gas can be guided from the valve recess 3 to the counterbore part 10 as indicated by an arrow B in FIG. 4, and therefore, it is difficult to generate a gas flow in the direction of the center CPc of the piston cavity 2. can do. Therefore, it is difficult for the swirl flow in the piston cavity 2 to be disturbed and deterioration of combustion can be suppressed.

図６〜図９は、第２の形態に係るエンジンの変形例を示している。図６〜図９は、図５に相当する図であり、各変形例のピストン１の断面図を示している。なお、図６〜図９において図５と共通の部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。   6 to 9 show modifications of the engine according to the second embodiment. 6-9 is a figure equivalent to FIG. 5, and has shown sectional drawing of piston 1 of each modification. 6 to 9, the same reference numerals are given to portions common to FIG. 5, and description thereof is omitted.

図６に示した第１の変形例では、ザグリ部１０の深さＤｚがバルブリセス２の深さＤｒよりも深い点が図５と異なっている。ピストン１の頂面１ａに形成されるバルブリセス２は、吸気弁側に設けられるものと排気弁側に設けられるものとで深さが互いに異なる場合がある。このような場合は、図６に示したようにザグリ部１０をバルブリセス２よりも深くすることによって、各バルブリセス２の深さの違いに干渉されることなく各バルブリセス２からザグリ部１０にガスを導入することができる。   The first modification shown in FIG. 6 is different from FIG. 5 in that the depth Dz of the counterbore part 10 is deeper than the depth Dr of the valve recess 2. The valve recess 2 formed on the top surface 1a of the piston 1 may have different depths depending on whether the valve recess 2 is provided on the intake valve side or the exhaust valve side. In such a case, by making the counterbore 10 deeper than the valve recess 2 as shown in FIG. 6, gas is supplied from each valve recess 2 to the counterbore 10 without being affected by the difference in the depth of each valve recess 2. Can be introduced.

図７に示した第２の変形例では、ザグリ部１０の径φｚが頂面１ａからピストン１の内部に進みに従って漸次減少するようにテーパ状に設けられている点が図５と異なっている。このような形状においても、各バルブリセス３からピストンキャビティ２の中心ＣＰｃ方向へのガス流れの発生を抑制できる。また、この場合、ザグリ部１０の容積を減少させることができるので、ザグリ部１０を設けたことによる燃焼室の容積の増加を抑制できる。そのため、エンジンの圧縮比の低下を抑制できる。   The second modification shown in FIG. 7 is different from FIG. 5 in that the diameter φz of the counterbore part 10 is tapered so as to gradually decrease from the top surface 1a to the inside of the piston 1. . Even in such a shape, generation of a gas flow from each valve recess 3 toward the center CPc of the piston cavity 2 can be suppressed. Further, in this case, since the volume of the counterbore part 10 can be reduced, an increase in the volume of the combustion chamber due to the provision of the counterbore part 10 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the compression ratio of the engine.

図８に示した第３の変形例では、ザグリ部１０の径φｚが頂面１ａからピストン１の内部に進みに従って漸次減少する点は第２の変形例と同じだが、ピストンキャビティ２とバルブリセス３とのつながる角度が第２の変形例よりも緩やかに設定される点が異なる。この場合、各バルブリセス３からピストンキャビティ２の中心ＣＰｃ方向へのガス流れの発生を抑制できるとともに、ピストンキャビティ２とバルブリセス３とが繋がる部分の熱負荷に対する強さを改善することができる。   8 is the same as the second modification in that the diameter φz of the counterbore part 10 gradually decreases from the top surface 1a to the inside of the piston 1, but the piston cavity 2 and the valve recess 3 are the same. The difference is that the connecting angle is more gently set than in the second modification. In this case, generation of a gas flow from each valve recess 3 toward the center CPc of the piston cavity 2 can be suppressed, and strength against a thermal load at a portion where the piston cavity 2 and the valve recess 3 are connected can be improved.

図９に示した第４の変形例では、ピストンキャビティ２とバルブリセス３とのつながる部分の角度を第３の変形例よりもさらに緩やかにするべくザグリ部１０にアールＲが設けられている。この第４の変形例も第３の変形例と同様に、各バルブリセス３からピストンキャビティ２の中心ＣＰｃ方向へのガス流れの発生を抑制できるとともに、ピストンキャビティ２とバルブリセス３とが繋がる部分の熱負荷に対する強さを改善することができる。   In the fourth modification shown in FIG. 9, the radius R is provided in the counterbore part 10 in order to make the angle of the connecting portion between the piston cavity 2 and the valve recess 3 more gentle than in the third modification. Similarly to the third modification, the fourth modification can suppress the generation of a gas flow from each valve recess 3 in the direction of the center CPc of the piston cavity 2, and the heat at the portion where the piston cavity 2 and the valve recess 3 are connected to each other. Strength against load can be improved.

（第３の形態）
図１０及び図１１を参照して本発明の第３の形態に係るエンジンを説明する。図１０は、第１の形態の図１に対応する図である。図１１（ａ）は、図１０の線ＸＩａ−ＸＩａにおけるピストン１の断面図であり、図１１（ｂ）は図１０において点線の丸で囲んだ部分の拡大図である。また、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の線ＸＩｃ−ＸＩｃにおけるピストン１の断面図を示している。なお、図１０及び図１１において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。 (Third form)
An engine according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 1 of the first embodiment. 11A is a cross-sectional view of the piston 1 taken along line XIa-XIa in FIG. 10, and FIG. 11B is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted circle in FIG. Moreover, FIG.11 (c) has shown sectional drawing of the piston 1 in the line XIc-XIc of FIG.11 (b). 10 and 11, the same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. 1, and the description thereof is omitted.

図１１に示したように第３の形態では、各バルブリセス３の側面３ａが各バルブリセス３の底面からピストン１の頂面１ａに向かうに従って拡大して拡大部２０が形成されている点が他の形態と異なる。図１０に示したように、この拡大部２０はバルブリセス３の周囲を縁取るようにして各バルブリセス３にそれぞれ設けられている。この場合、各バルブリセス３の拡大部２０のうちスワール流Ｓの流れ方向前方に位置する部分においては、バルブリセス３の側面３ａが仮想円Ｃｖよりもスワール流Ｓの流れ方向に広がっている。図１１（ｂ）に示したように、拡大部２０は、スワール流Ｓがバルブリセス３の側面３ａに当たった場所におけるスワール流Ｓの接線Ｌｔｓとバルブリセス３の側面３ａの接線Ｌｔｒとによって定義される第１の角度θ１よりも、図１１（ｃ）に示したバルブリセス３の側面３ａの傾斜の第２の角度θ２の方が大きい部分、すなわちθ２＞θ１となる部分を有している。言い換えると、この部分においてはバルブリセス３の側面３ａの傾斜角度θ２が、バルブリセス３の側面３ａによってスワール流Ｓの流れ方向がピストンキャビティ２側に変更される角度θ１よりも大きく設定される。   As shown in FIG. 11, in the third embodiment, the side surface 3 a of each valve recess 3 is enlarged from the bottom surface of each valve recess 3 toward the top surface 1 a of the piston 1 to form an enlarged portion 20. Different from form. As shown in FIG. 10, the enlarged portion 20 is provided in each valve recess 3 so as to border the periphery of the valve recess 3. In this case, the side surface 3a of the valve recess 3 is wider in the flow direction of the swirl flow S than the virtual circle Cv in the portion of the enlarged portion 20 of each valve recess 3 that is positioned forward in the flow direction of the swirl flow S. As shown in FIG. 11B, the enlarged portion 20 is defined by a tangent line Lts of the swirl flow S and a tangent line Ltr of the side surface 3 a of the valve recess 3 where the swirl flow S hits the side surface 3 a of the valve recess 3. There is a portion where the second angle θ2 of the inclination of the side surface 3a of the valve recess 3 shown in FIG. 11C is larger than the first angle θ1, that is, a portion where θ2> θ1. In other words, in this portion, the inclination angle θ2 of the side surface 3a of the valve recess 3 is set larger than the angle θ1 at which the flow direction of the swirl flow S is changed to the piston cavity 2 side by the side surface 3a of the valve recess 3.

第３の形態によれば、図１１に矢印Ｃで示したようにバルブリセス３内のガスを拡大部２０によってバルブリセス３からピストン１の頂面１ａに導くことができる。また、拡大部２０は、その一部において第１の角度θ１よりも第２の角度θ２の方が大きくなるように形成されているので、バルブリセス３の側面３ａに沿ったガス流れがバルブリセス３内で発生しても、この部分においてガスをピストン１の頂面１ａに導くことができる。そのため、バルブリセス３からピストンキャビティ２へのガスの流入を抑制し、ピストンキャビティ２内のスワール流に乱れを発生し難くすることができる。従って、燃焼の悪化を抑制できる。   According to the 3rd form, as shown by the arrow C in FIG. 11, the gas in the valve recess 3 can be guide | induced to the top surface 1a of the piston 1 from the valve recess 3 by the expansion part 20. FIG. Further, since the enlarged portion 20 is formed so that the second angle θ2 is larger than the first angle θ1 in a part of the enlarged portion 20, the gas flow along the side surface 3a of the valve recess 3 flows inside the valve recess 3. Even in this case, gas can be guided to the top surface 1a of the piston 1 in this portion. Therefore, the inflow of gas from the valve recess 3 to the piston cavity 2 can be suppressed, and it is possible to make it difficult for the swirl flow in the piston cavity 2 to be disturbed. Therefore, deterioration of combustion can be suppressed.

図１２及び図１３は、第３の形態に係るエンジンの変形例を示している。図１２はこの変形例のピストン１を頂面１ａ側から見た図であり、図１３は図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおけるピストン１の断面図である。すなわち、図１２が図１０に対応し、図１３が図１１（ａ）に対応する。図１２及び図１３において図１０及び図１１（ａ）と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。   12 and 13 show a modification of the engine according to the third embodiment. FIG. 12 is a view of the piston 1 of this modification as viewed from the top surface 1a side, and FIG. 13 is a cross-sectional view of the piston 1 taken along line XIII-XIII in FIG. That is, FIG. 12 corresponds to FIG. 10, and FIG. 13 corresponds to FIG. 12 and 13, the same reference numerals are given to the same parts as those in FIGS. 10 and 11A, and the description thereof is omitted.

この変形例では、図１３に示したように、拡大部２０が、各バルブリセス３のスワール流Ｓの流れ方向前方側にのみ設けられている。このように拡大部２０を設けても、バルブリセス３からピストン１の頂面１ａにガスを導くことができる。そのため、ピストンキャビティ２の中心ＣＰｃ方向へのガス流れの発生を抑制してピストンキャビティ２内のスワール流に乱れを発生し難くすることができる。また、拡大部２０を形成する部分を低減することによって燃焼室の容積の増加を抑制できるので、エンジン１の圧縮比の低下を抑制できる。   In this modification, as shown in FIG. 13, the enlarged portion 20 is provided only on the front side in the flow direction of the swirl flow S of each valve recess 3. Thus, even if the enlarged portion 20 is provided, the gas can be guided from the valve recess 3 to the top surface 1 a of the piston 1. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a gas flow in the direction of the center CPc of the piston cavity 2 and to prevent the swirl flow in the piston cavity 2 from being disturbed. Moreover, since the increase in the volume of a combustion chamber can be suppressed by reducing the part which forms the expansion part 20, the fall of the compression ratio of the engine 1 can be suppressed.

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、ピストン頂面に形成されるバルブリセスの数は４つに限定されない。頂面にバルブリセスとピストンキャビティとが形成され、これらが互いに連通しているピストンを備えた内燃機関に本発明は適用することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented in various forms. For example, the number of valve recesses formed on the top surface of the piston is not limited to four. The present invention can be applied to an internal combustion engine including a piston having a valve recess and a piston cavity formed on the top surface and communicating with each other.

本発明の第１の形態に係る内燃機関に設けられるピストンを示す図。The figure which shows the piston provided in the internal combustion engine which concerns on the 1st form of this invention. 図１のバルブリセスを拡大して示す図。The figure which expands and shows the valve recess of FIG. 第１の形態の変形例を示す図。The figure which shows the modification of a 1st form. 本発明の第２の形態に係る内燃機関に設けられるピストンを示す図。The figure which shows the piston provided in the internal combustion engine which concerns on the 2nd form of this invention. 図４のＶ−Ｖ線におけるピストンの断面を示す図。The figure which shows the cross section of the piston in the VV line | wire of FIG. 第２の形態の第１の変形例を示す図。The figure which shows the 1st modification of a 2nd form. 第２の形態の第２の変形例を示す図。The figure which shows the 2nd modification of a 2nd form. 第２の形態の第３の変形例を示す図。The figure which shows the 3rd modification of a 2nd form. 第２の形態の第４の変形例を示す図。The figure which shows the 4th modification of a 2nd form. 本発明の第３の形態に係る内燃機関に設けられるピストンを示す図。The figure which shows the piston provided in the internal combustion engine which concerns on the 3rd form of this invention. 図１０のピストンの一部を拡大して示す図であり、（ａ）は図１０の線ＸＩａ−ＸＩａにおけるピストンの断面図を示し、（ｂ）は図１０において点線の丸で囲んだ部分の拡大図を示し、（ｃ）は（ｂ）の線ＸＩｃ−ＸＩｃにおけるピストンの断面図を示す。It is a figure which expands and shows a part of piston of FIG. 10, (a) shows sectional drawing of the piston in line XIa-XIa of FIG. 10, (b) of the part enclosed with the dotted-line circle in FIG. An enlarged view is shown, and (c) shows a sectional view of the piston along line XIc-XIc in (b). 第３の形態の変形例を示す図。The figure which shows the modification of a 3rd form. 図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおけるピストンの断面を示す図。The figure which shows the cross section of the piston in line XIII-XIII of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ ピストン
１ａ 頂面
２ ピストンキャビティ
２ａ 入口部
３ バルブリセス
３ａ バルブリセスの側面
４ 拡大部
１０ ザグリ部（拡大部）
２０ 拡大部
Ｓ スワール流
Ｃｖ 仮想円
Ｌｖ 仮想基準線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 1a Top surface 2 Piston cavity 2a Inlet part 3 Valve recess 3a Side surface of valve recess 4 Enlarged part 10 Counterbore part (enlarged part)
20 Enlarged part S Swirl flow Cv Virtual circle Lv Virtual reference line

Claims (7)

頂面にピストンキャビティとバルブリセスとが互いに連通するように形成されたピストンを備え、前記ピストンが設けられる気筒内にスワール流を形成可能な内燃機関において、
前記バルブリセスは、前記バルブリセスの中心と前記バルブリセスの底面の外周とに基づいて定義される仮想円に対して前記バルブリセスの側面が前記スワール流の流れ方向に広がる拡大部を備えていることを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine having a piston formed on a top surface so that a piston cavity and a valve recess communicate with each other, and capable of forming a swirl flow in a cylinder provided with the piston,
The valve recess includes an enlarged portion in which a side surface of the valve recess extends in a flow direction of the swirl flow with respect to a virtual circle defined based on a center of the valve recess and an outer periphery of a bottom surface of the valve recess. An internal combustion engine. 前記拡大部は、前記仮想円の接線のうち前記バルブリセスの中心と前記ピストンキャビティの中心とを通る仮想基準線に対して平行な接線よりも前記バルブリセスの側面が外側に広がることによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。   The enlarged portion is formed by a side surface of the valve recess extending outward from a tangent line parallel to a virtual reference line passing through the center of the valve recess and the center of the piston cavity among the tangent lines of the virtual circle. The internal combustion engine according to claim 1. 前記拡大部が、前記バルブリセスの側面のうち前記スワール流と対向する側の側面にのみ設けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to claim 2, wherein the enlarged portion is provided only on a side surface of the valve recess facing the swirl flow. 前記ピストンキャビティの周囲に前記バルブリセスが複数設けられるとともに、隣り合うバルブリセスが互いに繋がるように前記頂面に開口している前記ピストンキャビティの入口部の縁にこの入口部の径よりも大きい径を有するザグリ部が前記拡大部として設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。   A plurality of the valve recesses are provided around the piston cavity, and an edge of the inlet portion of the piston cavity that opens to the top surface so that adjacent valve recesses are connected to each other has a diameter larger than the diameter of the inlet portion. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a counterbore part is provided as the enlarged part. 前記拡大部は、前記バルブリセスの側面が前記バルブリセスの底面から前記頂面に向かって漸次拡大しつつ傾斜することによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the enlarged portion is formed such that a side surface of the valve recess is inclined while gradually expanding from a bottom surface of the valve recess toward the top surface. 前記拡大部が前記バルブリセスの側面のうち前記スワール流と対向する部分のみに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関。   The internal combustion engine according to claim 5, wherein the enlarged portion is provided only in a portion of the side surface of the valve recess facing the swirl flow. 前記スワール流と対向する部分の前記バルブリセスの側面に設けられた前記拡大部には、前記バルブリセスの側面の傾斜角度が、前記スワール流が前記バルブリセスの側面に衝突した位置において前記スワール流の流れ方向が前記ピストンキャビティ側に変更される角度よりも大きく設定される部分が設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関。   The enlarged portion provided on the side surface of the valve recess in the portion facing the swirl flow has an inclination angle of the side surface of the valve recess, and the flow direction of the swirl flow at a position where the swirl flow collides with the side surface of the valve recess. 7. The internal combustion engine according to claim 5, wherein a portion that is set to be larger than an angle that is changed to the piston cavity side is provided.
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